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第六章 虚拟存储器 首先大家从硬件方面了解一下计算机中用到的存储器部件，经过这么长时间的学习，相信大家都听过随机访问存储器（RAM），是可以读可以写的，它又分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。这两者都不具有断电保持的功能 其中SRAM主要是用于高速缓存的，它的存取速度是相当快的，CPU要从这个里面存取信息的哦，抗干扰性也相当好，请大家看一下下面这幅图，来给大家解释一下原因 SRAM将每个位存储在一个双稳态的存储单元里，每个单元是用一个六晶体管电路实现的，总是会迅速进入稳定状态，这应该和大自然的规律差不多吧 接下来，DRAM它的存取速度和SRAM比起来就逊色了一些，它的抗干扰能力很差，它主要用于主存和图形系统的帧缓冲区，那原因是什么呢？是因为DRAM的每一个单元是用一个电容和一个访问晶体管组成的。失电的情况非常严重，在10~100毫秒内失去电荷，但计算机运行的周期是以纳米为单位的，所以可以通过周期性地刷新来保持信息。 下面的图给大家做一个对比 这个图是DRAM与存储控制器进行交流的方式，将DRAM分为多个超单元（也就是我们所说的字节），每一个超单元又分为8位，CPU读取数据的时候，通过存储控制器，先发送行地址，将选中的这一行存放在内部行缓冲器中，再发送列地址，在行缓冲器中选中一个单元，将其中的8位数据通过数据线传送到存储器控制器 那为什么DRAM不采用线性数组的存储方式，书上说线性方式需要4个地址引脚，对啊，才想明白，0~15，需要4位2进制数。 下面这个图是DRAM的位级联， 二、此时此刻，到了学习只读存储器（ROM）的时刻了，我大概列举一下有PROM,EPROM,EEPROM,FLASH,可擦除的次数不同 三、大家可以看着这个图，想象一下CPU读取数据的过程 是这样的，分为了三步，首先，总线接口通过系统总线将地址放在存储器总线上，在主存中相应位置读取数据放到存储器总线上，cpu从总线上读取数据，这个I/O桥到底是起什么作用？I/O桥将系统总线的电信号翻译成存储器总线的电信号 磁盘 磁盘容量是由什么决定的呢? 通常由记录密度、磁道密度、面密度决定。记录密度是指磁道一英寸段中可以存放的位数，磁道密度是指从盘片中心出发半径上一英寸的段内可以有的磁道数，面密度是记录密度与磁道密度的乘机 注意：对于DRAM和SRAM，它们的计量单位通常都是K=2^10，M=2^20等，而对于磁盘这样的容器，计量单位K=10^3等 磁盘以扇区大小的块来读写数据，对扇区的访问时间有三个主要的部件：寻道时间、旋转时间、传送时间。寻道时间和旋转时间占了很大比例。磁盘中有一个磁盘控制器对磁盘进行管理，这样可以大大缩短从磁盘上读数据到内存的时间，这个磁盘控制器用了一张表存放逻辑块号与（盘面号，磁道号，扇区号）这个三元组相对应，这个三元组唯一的标识了物理磁盘块。 格式化的磁盘容量要比平常的磁盘容量大挺多，因为要留出备用的柱面，当其中一个柱面出现问题时，磁盘控制器会自动将出现问题的柱面映射到这个备用柱面上。 局部性原理 主要分为时间局部性和空间局部性，在很对方面都运用到这一原理，比如为CPU设置高速缓存，内存作为磁盘部分内容的高速缓存，web网页中将经常使用的网页存放在本地磁盘上，都大大的提高了系统运行的效率。还有在一些程序中要注意到这个原理的应用，尽量使逻辑和物理数据、指令等的存放相对一致性 六、存储器层次结构 数据总是以块为单位在第K层和第K+1层进行来回的拷贝，第K层和第K+1层被分成相同大小的块，不过数目是不同的，但是不同两对层次的块大小是可以不同的，只是相邻两个块的大小是相同的。 当cpu在K+1层请求一个数据时，会依照存储器层次结构首先在 K层寻找，如果缓存被命中，这就好说，但是如果没有被命中，就要去K+1层去找，把找到的数据拷贝到上一级缓存中，如果上一级缓存已经满了，那么就要对块进行覆盖，这里应该会采用一种最近最久未使用的算法进行覆盖。 虚拟存储器 虚拟存储器具有三个重要的功能：（1）内存作为磁盘的高速缓存，把当前活动的进程页放在内存这个高速缓冲器中，把不活动的进程页交换到磁盘上(2)为每一个进程提供了一致的虚拟地址空间（3）每个进程的虚拟地址空间不会受到别的进程的影响，有效的保护每一个进程的虚拟地址空间。下面我们就来了解一下虚拟存储器技术是如何做到的。 进程的建立分为三个主要的步骤： 操作系统为每个进程开辟虚拟地址空间（2）可执行文件到虚拟内存的映射（3）把程序的入口地址放在CPU的ip内存中 注意：要区分虚拟内存和虚拟地址空间这两个概念，虚拟内存指的是磁盘空间，而虚拟地址空间指的是不存在的，但是看得见的空间，虚拟地址就是指在虚拟地址空间中的地址 在计算机的早期，采用一种物理寻址的方式如下 虚拟存储器被组织成一个由存